Měření tuhosti pružiny

„Rád bych, abyste určili tuhost pružiny, kterou za chvíli každá ze skupinek dostane,“ řekl jsem jednou při laboratorním cvičení z fyziky ve třídě 15M SPŠST Panská. Poté každá skupinka dostala stativ a těleso zavěšené na pružině. Tělesa byla různá (hračka pavouka a krtečka a hrneček), ale krteček měl jednoznačně největší úspěch u všech kluků ve třídě.

Když se kluci vynadívali na krtečka, začali přemýšlet, jak tuhost pružiny naměřit. Sice se museli pro inspiraci podívat do sešitů, ale za chvíli bylo ve všech čtyřech skupinkách ve třídě jasno!

„Nemáme siloměr?“ ptá se Jakub Dvořák.

„Hmm, a k čemu siloměr?“ ptám se já.

„Potřebovali bychom určit velikost síly pružnosti,“ odpovídá Jakub a evidentně ví, jak bude tuhost pružiny měřit a následně počítat.

„Siloměr nemám,“ záměrně zapírám, sahám do kabinetu za dveře, „ale mám tohle!“ a podávám Jakubovi váhu.

„Jo, to bude stačit,“ usmívá se Jakub a hned jde s krtečkem k váze.

Postupně určili hmotnost svých hraček i zástupci ostatních skupin, a tak mohli na základě hmotnosti a prodloužení pružiny spočítat tuhost pružiny. Výsledky celkem odpovídaly realitě.

„Tak jednou metodou jsme to naměřili,“ říkám, když mají všechny skupiny vypočítáno. „Zkuste vymyslet, zda by to nešlo ještě i jinak.“

Opět chvíle přemýšlení, hledání v sešitech a začínají se objevovat první nápady. Podle chování žáků v jednotlivých skupinách jsem pochopil, že budou měřit periodu a ze známé periody a hmotnosti hračky na pružině zavěšené dopočítají tuhost pružiny.

„Není to příliš nepřesné?“ ptám se, když vidím měřit periodu kmitání tělesa na pružině pouze na základě jedné periody.

„No asi jo,“ soudí kluci a je vidět, že přemýšlejí, jak měření zpřesnit. Postupně společně dospíváme k závěru, že je vhodné měřit dobu trvání více period (např. deseti), čímž reakční dobu člověka podílející se na přesnosti měření zmenšíme (v tomto případě) na desetinu původní hodnoty. Pak už nebrání nic v naměření příslušných period a výpočtu tuhosti pružiny.

Když žáci vypočítali tuhost pružiny i druhou metodou, zjistili, že pomocí obou měření získali téměř shodné výsledky.

„A tady máte návod, jak případně tuhost pružiny měřit v praxi, pokud byste to potřebovali,“ shrnuji na závěr. „Do praxe je asi vhodnější první metoda, při které stačí pružinu natáhnout resp. stlačit a odměřit příslušný rozdíl délek pružin.“

Průběh měření zobrazují fotografie.

Autor fotografií:

Jaroslav Reichl

© Jaroslav Reichl, 14. 2. 2017